Laser assisted weapons, such as laser guided bombs, laser guided missiles and laser beam-riding missiles pose a significant threat to military assets in the modern battlefield. Laser beam-riding missiles are particularly hard to detect because they use low power lasers. Most laser warning systems produced so far can not detect laser beam-riding missiles because of their weak emissions which have signals less than 1% of laser range finder power . They are even harder to defeat because current counter-measures are not designed to work against this threat. The aim of this project is to examine the vulnerability of laser warning systems against guided weapons, to build an evaluation tool for laser warning sensors (LWS) and seekers, and try to find suitable counter-measures for laser beam-riding missiles that use low power lasers in their guidance systems. The project comes about because of the unexpected results obtained from extensive field trials carried out on various LWRs in the United Arab Emirates desert, where severe weather conditions may be experienced. The objective was to help find a solution for these systems to do their job in protecting the tanks and armoured vehicles crews from such a threat. In order to approach the subject, a computer model has been developed to enable the assessment of all phases of a laser warning receiver and missile seeker. MATLAB & SIMULINK software have been used to build the model. During this process experimentation and field trials have been carried out to verify the reliability of the model. This project will enable both the evaluation and design of any generic laser warning receiver or missile seeker and specific systems if various parameters are known. Moreover, this model will be used as a guide to the development of reliable countermeasures for laser beam-riding missiles.

Laser assisted weapons, such as laser guided bombs, laser guided missiles and laser beam-riding missiles pose a significant threat to military assets in the modern battlefield. Laser beam-riding missiles are particularly hard to detect because they use low power lasers. Most laser warning systems produced so far can not detect laser beam-riding missiles because of their weak emissions which have signals less than 1% of laser range finder power . They are even harder to defeat because current counter-measures are not designed to work against this threat. The aim of this project is to examine the vulnerability of laser warning systems against guided weapons, to build an evaluation tool for laser warning sensors (LWS) and seekers, and try to find suitable counter-measures for laser beam-riding missiles that use low power lasers in their guidance systems. The project comes about because of the unexpected results obtained from extensive field trials carried out on various LWRs in the United Arab Emirates desert, where severe weather conditions may be experienced. The objective was to help find a solution for these systems to do their job in protecting the tanks and armoured vehicles crews from such a threat. In order to approach the subject, a computer model has been developed to enable the assessment of all phases of a laser warning receiver and missile seeker. MATLAB & SIMULINK software have been used to build the model. During this process experimentation and field trials have been carried out to verify the reliability of the model. This project will enable both the evaluation and design of any generic laser warning receiver or missile seeker and specific systems if various parameters are known. Moreover, this model will be used as a guide to the development of reliable countermeasures for laser beam-riding missiles.

Orientador: Marco Lúcio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T00:20:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Salles_BrunoBarbosadeOliveiraFerreira_M.pdf: 1743784 bytes, checksum: 438a0b9981dbede83c23bbafd7f95964 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo desenvolver um algoritmo computacional para otimização de forma da superfície de mancais hidrodinâmicos. O algoritmo usa a teoria de lubrificação elastohidrodinâmica que leva em conta a deformação elástica do mancal devido à distribuição de pressão hidrodinâmica. Esta distribuição de pressão é calculada resolvendo-se a equação de Reynolds por meio do Método de Elementos Finitos (MEF). O MEF também foi usado para calcular a deformação radial do mancal. Uma metodologia de otimização foi então aplicada para obter um novo mancal com melhor desempenho, mudando-se apenas a geometria da superfície do mancal / Abstract: The aim of this work is to develop a computational algorithm for bearing surface shape optimization. The algorithm uses the elastohydrodynamic lubrication theory that takes into account the elastic bearing deformation due to the hydrodynamic pressure distribution. This pressure distribution is calculated by solving the Reynolds equation using the Finite Element Method (FEM). The FEM is also used to calculate the bearing radial deformation. An optimization methodology is applied to obtain a new bearing with better performance characteristics by changing only the geometry of the bearing surface / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Vera Lúcia da Silveira Nantes Button / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T00:54:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gasparini_ReynaldoTronco_M.pdf: 4522453 bytes, checksum: a5e3883976604a06aa2fd8dcffb6cd3b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O estudo do campo acústico gerado por um transdutor ultrassônico é fundamental para sua construção e caracterização, pois permite prever qual será seu comportamento antes mesmo de ser construído e indica se ele realmente é viável para aplicação para a qual foi projetado, e se são necessárias modificações para que se comporte como o esperado. O presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento de um software, em ambiente MATLAB®, para a simulação computacional de campos acústicos gerados por transdutores ultrassônicos de diferentes configurações, utilizando dois modelos que descrevem o campo, o de Zemanek e o de Stepanishen. Os campos de transdutores com focalização, apodização e meios com atenuação também poderão ser simulados. Para a simulação do modelo de Zemanek é utilizado o método matemático de discretização e para o de Stepanishen é empregada uma solução analítica para a resposta impulsiva de cada geometria de transdutor. As simulações foram validadas com resultados obtidos anteriormente por alunos do DEB/FEEC/UNICAMP e os programas desenvolvidos foram agregados em um pacote computacional. Estes programas têm seus códigos abertos para que futuramente sejam implementadas outras funções e configurações de transdutor. O software pode auxiliar no projeto de transdutores e também no estudo da modelagem do campo acústico pelos diferentes modelos que o descrevem / Abstract: The study of the acoustic field generated by an ultrasonic transducer is fundamental to its construction and characterization, because it allows to predict how it will behave before being built and whether it is really feasible or not for the application to which it was designed, and to suggest modifications to behave as expected. The present study describes the development of a software implemented in MATLAB®, for computational simulation of acoustic fields generated by ultrasonic transducers, of different configurations, using two models that describe the field, Zemanek and Stepanishen. Transducers with focusing, apodization and attenuation environment may also be simulated. For Zemanek's model simulation is used the mathematical method of discretization and for Stepanishen's model, an analytical solution for the impulse response of each transducer geometry is employed. The simulations were validated with results obtained previously by students from DEB/FEEC/UNICAMP and the developed programs were aggregated into a computer package. These programs have their code available so that, in a near future, other functions and transducer configurations can be implemented. The software can support the transducer design and also the study of the acoustic field modeling by different models that describe it / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

MATLAB is an array language, initially popular for rapid prototyping, but is now being in-creasingly used to develop production code for numerical and scientific applications. Typical MATLAB programs have abundant data parallelism. These programs also have control flow dominated scalar regions that have an impact on the program’s execution time. Today’s com-puter systems have tremendous computing power in the form of traditional CPU cores and also throughput-oriented accelerators such as graphics processing units (GPUs). Thus, an approach that maps the control flow dominated regions of a MATLAB program to the CPU and the data parallel regions to the GPU can significantly improve program performance. In this work, we present the design and implementation of MEGHA, a compiler that auto-matically compiles MATLAB programs to enable synergistic execution on heterogeneous pro-cessors. Our solution is fully automated and does not require programmer input for identifying data parallel regions. Our compiler identifies data parallel regions of the program and com-poses them into kernels. The kernel composition step eliminates a number of intermediate arrays which are otherwise required and also reduces the size of the scheduling and mapping problem the compiler needs to solve subsequently. The problem of combining statements into kernels is formulated as a constrained graph clustering problem. Heuristics are presented to map identified kernels to either the CPU or GPU so that kernel execution on the CPU and the GPU happens synergistically, and the amount of data transfer needed is minimized. A heuristic technique to ensure that memory accesses on the CPU exploit locality and those on the GPU are coalesced is also presented. In order to ensure that data transfers required for dependences across basic blocks are performed, we propose a data flow analysis step and an edge-splitting strategy. Thus our compiler automatically handles kernel composition, mapping of kernels to CPU and GPU, scheduling and insertion of required data transfers. Additionally, we address the problem of identifying what variables can coexist in GPU memory simultaneously under the GPU memory constraints. We formulate this problem as that of identifying maximal cliques in an interference graph. We approximate the interference graph using an interval graph and develop an efficient algorithm to solve the problem. Furthermore, we present two program transformations that optimize memory accesses on the GPU using the software managed scratchpad memory available in GPUs. We have prototyped the proposed compiler using the Octave system. Our experiments using this implementation show a geometric mean speedup of 12X on the GeForce 8800 GTS and 29.2X on the Tesla S1070 over baseline MATLAB execution for data parallel benchmarks. Experiments also reveal that our method provides up to 10X speedup over hand written GPUmat versions of the benchmarks. Our method also provides a speedup of 5.3X on the GeForce 8800 GTS and 13.8X on the Tesla S1070 compared to compiled MATLAB code running on the CPU.

Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T04:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eckert_JonyJavorski_M.pdf: 14458146 bytes, checksum: b2eb0f5d4618d1873858f49c66965bec (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Dinâmica veicular é o estudo das interações entre o veículo, condutor e o ambiente bem como as reações de carga, sendo esta dividida em 3 grandes áreas: dinâmica longitudinal, vertical e lateral. Existem variações entre os métodos propostos pela literatura para o cálculo da dinâmica longitudinal do veículo, sendo que o objetivo deste trabalho é, por meio de simulações, compararem os resultados obtidos pelas diversas metodologias. Por meio de um modelo gerado com auxílio do programa de análise dinâmica de multicorpos Adams®, juntamente com o Simulink Matlab®, foram implementados os métodos de cálculo propostos pela literatura de forma a simular o comportamento de um veículo em função de uma demanda de potência gerada por meio do padrão de velocidades imposto pelos ciclos das normas brasileiras NBR6601 e NBR7024. Os resultados encontrados foram comparados por meio da correlação linear entre as curvas de torque resultantes do modelo dinâmico, possibilitando uma avaliação entre os resultados encontrados pelos diferentes métodos. Também foram avaliados o consumo de combustível, a influência da variação da massa do veículo e da estratégia de condução no comportamento dinâmico do veículo, bem como modelos complementares referentes a veículos híbridos e o efeito da adição de um modelo de embreagem no conjunto simulado / Abstract: Vehicular dynamics is the study of interactions between vehicle, driver and load reactions. The vehicular dynamics is divided into three areas: longitudinal, vertical and lateral. There are variations between the methods proposed in the literature to calculate the longitudinal dynamics of the vehicle. The purpose of this study is, through simulations; compare the results obtained by different methods. By means of a model generated by Adams® (Software of Multibody Dynamics Analysis) together with Simulink Matlab® were implemented the calculation methods proposed by literature to simulate the behavior of a vehicle according to a power demand resulting from the default speeds cycles required by Brazilian Standards NBR6601 and NBR7024. The results were compared using linear correlation between the couple curves resulting from the dynamic model, allowing an evaluation of the results reported by different methods. Were also evaluated: the fuel consumption and the influence of the mass vehicle variation, the driving strategy in the vehicle dynamic behavior, some complementary models of hybrid vehicles and the effect of add a clutch model / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Em uma abordagem realística de estruturas e componentes mecânicos admite-se a existência de trincas. A presença destas, geralmente, está associada ao fenômeno da fadiga. Existem diversos modelos matemáticos que descrevem a propagação de uma trinca. De forma geral, os modelos de propagação de trinca são classificados pelo tipo de carregamento, que pode ter amplitude de tensão constante (CATC) ou amplitude de tensão variável (CATV). Neste trabalho foi utilizado o modelo do tipo CATC proposto por Collipriest. Para muitas aplicações de engenharia, até um certo momento, não se faz necessário uma grande acurácia nas previsões do comportamento das estatísticas, a cerca da evolução de uma trinca, mas uma previsão confiável, dentro de certos limites, desse comportamento. Este trabalho apresenta resultados teóricos, que consistem em obter cotas, inferiores e superiores, que “envelopam” os estimadores dos momentos estatísticos de primeira e de segunda ordem da função “tamanho de trinca” baseadas no método “Fast Crack Bounds”. Essas cotas são polinômios, definidos na variável número de ciclos, que consideram as incertezas nos parâmetros que descrevem os modelos de propagação de trinca. O método de simulação de Monte Carlo foi utilizado para obter as realizações da função tamanho de trinca a partir de um conjunto de 10.000 amostras randômicas dos parâmetros característicos do modelo de Collipriest. Essas realizações foram utilizadas para obter os estimadores dos momentos estatísticos do tamanho de trinca. A eficiência das cotas para os estimadores dos momentos estatísticos do tamanho de trinca é avaliada através de funções “desvio relativo” entre as cotas e as soluções numéricas aproximadas do problema de valor inicial (PVI) que descreve o modelo de Collipriest. Em geral, a solução dos PVI que descrevem os modelos de propagação de trincas é obtida através do uso de métodos numéricos, como o método de Runge-Kutta de quarta ordem explícito (RK4). Neste trabalho foi utilizado o software MATLAB para obter as soluções do PVI que descreve o modelo de Collipriest, avaliar o tempo computacional da metodologia proposta, além dos desvios das cotas em relação às soluções aproximadas, confirmando sua eficiência. / In a realistic approach of structures and mechanical components, cracks are admitted. Their presence is usually associated with the fatigue phenomenon. There are several mathematical models that describe the propagation of a crack. In general, the crack propagation models are classified by the type of load, which can have constant stress amplitude (CSA) or variable stress amplitude (VSA). In this work, the CSA type model proposed by Collipriest was used. For many engineering applications, until a certain point, it is not necessary to have great accuracy in predictions of the behavior of statistics, about the evolution of a crack, but a reliable prediction, within certain limits, of this behavior. This work presents theoretical results, which consist of obtaining lower and upper bounds that "envelop" the estimators of the first and second order statistical moments of the crack size function based on the Fast Crack Bounds method. These bounds are polynomials defined in the variable “number of cycles” that consider the Metais - Fadiga uncertainties in the parameters that describe the crack propagation models. The efficiency of the bounds for the statistical moments of crack size is evaluated through the deviation between the bounds and the approximate numerical solutions of the initial value problems (IVP) that describes the Collipriest model. In general, the solution of the IVPs describing crack propagation models is obtained through the use of numerical methods, such as the explicit fourth order Runge-Kutta method (RK4). In this work, the MATLAB software was used to obtain the solutions of the IVP that describes the Collipriest model, to evaluate the computational time of the proposed methodology, besides the deviations of the bounds in relation to the approximated solutions, confirming its efficiency.

ANP; FINEP; MCT; / Cursos educacionais voltados para área de Automação Industrial e Controle de Processos geralmente abordam conteúdos teóricos sobre técnicas de modelagem e estratégias de controle, porém o mercado atual se encontra com deficiência de profissionais que saibam utilizar esses conceitos na prática. Com os avanços tecnológicos é possível reestruturar a metodologia de ensino desses cursos, implementando em sua grade curricular aulas práticas para complementar as aulas teóricas. As práticas pedagógicas têm por objetivo transformar o aluno receptor de informações em executor das atividades, as quais devem ser dinâmicas e simular situações reais, servindo de guia para ações a serem tomadas. Atualmente, são várias as ferramentas disponíveis que podem ser utilizadas na metodologia de ensino, servindo como facilitadoras da aprendizagem auxiliando os alunos nos testes e realizações práticas das teorias. Utilizando algumas dessas ferramentas, este trabalho tem como propósito a estruturação de um ambiente educacional integrado (laboratório), para realização de cursos e treinamentos com aulas práticas em automação e controle de processos. / Educational courses in the field of Industrial Automation and Process Control generally approach theoretical content about modeling techniques and control strategies, but the current market needs in fact of professionals who know how to use these concepts in practice. With new technologies, it is possible to restructure the teaching methodology of these courses in their curriculum, by implementing practical classes to complement the lectures. Pedagogical practices aim to turn the student, receiver of information, into a performer of the activities, which should be dynamic and simulate real situations, serving as a guide for actions to be taken. Currently, there are several tools available that can be used in teaching methodology, serving as facilitators of learning, helping students in tests and in practical realization of the theories. Using some of these tools, this academic dissertation aims at organizing an educational environment (laboratory), for conducting courses and training with practical lessons in Automation and Process Control.

CNPq / Este trabalho apresenta o estudo de um método para a determinação da posição e orientação de uma bobina implantável em relação à bobina transmissora localizada externamente ao paciente. No aspecto elétrico, conhecer a posição e orientação da bobina implantada permite um maior domínio sobre o posicionamento do enlace e, consequentemente, das características de eficiência e potência entregue ao secundário, i.e. ao IMD. Já no aspecto clínico, detectar e determinar a posição da bobina implantável e, se possível, do IMD, pode auxiliar na determinação de possíveis movimentações do dispositivo na região implantada que podem influenciar o seu desempenho. Neste sentido, realizou-se análises teóricas a cerca da indutância mútua, do coeficiente de acoplamento magnético e de sistemas de transferência de energia sem fio (WPT) a duas bobinas. Por meio do modelo matemático implementado no software Matlab e o projeto experimental de sistemas de WPT a duas bobinas, avaliou-se a influência de desalinhamentos laterais e angulares sobre o acoplamento magnético. A partir das características observadas, descreveu-se os procedimentos necessários para estimar a posição e orientação relativa da bobina do dispositivo implantável apenas mensurando os parâmetros elétricos do primário. Em uma avaliação preliminar, por meio de testes virtuais, observou-se um erro médio e incerteza padrão na determinação da posição relativa de 2,4 mm e 1,1 mm, respectivamente, que se comparada às dimensões das bobinas (40 mm de diâmetro para bobina externa e 5,5 mm para a bobina implantável) indicam uma exatidão adequada. Para a determinação do ângulo relativo o método também apresentou resultados promissores, uma vez que o erro médio foi de 7º e a incerteza padrão obtida de 8,2º. Desta forma, o método estudado possibilita o desenvolvimento de equipamentos para determinação da posição e orientação relativa de uma bobina implantável mensurando apenas a corrente no primário, sem a necessidade de circuitos adicionais no IMD ou a utilização de equipamentos de imagem médicos. / This paper presents the study of a method for determining the implanted coil position and orientation relative to the transmitter coil externally located to the patient. In the electrical aspect, knowing the implanted coil position and orientation allows greater control over the placement of the link and thus the efficiency of features and power delivered to the secondary, i.e. the IMD. In the clinical aspect, detect and determine the implantable coil position, if possible, the IMD can assist in determining possible device movements in the implanted area that can influence their performance. In this sense, a theoretical analysis about the mutual inductance, the magnetic coupling coefficient and two coils wireless power transfer (WPT) systems was realized. Through mathematical model implemented in Matlab and experimental design of two coil WPT systems, the influence of lateral and angular misalignment on the magnetic coupling was assessed. From the observed characteristics, was described the necessary procedures to estimate the relative position and orientation of the implantable device coil only measuring the primary electrical parameters. In a preliminary evaluation, through virtual testing, there was an average error and standard deviation in determining the relative position of 2.4 mm and 1.1 mm, respectively, compared to the dimensions of the coils (40 mm diameter to external coil and 5.5 mm for implantable coil) indicate adequate accuracy. To the relative angle the method also yielded promising results, since the average error was 7° and the standard deviation obtained 8.2°. Thus, the method studied enables the development of equipment for determining the implanted coil relative position and orientation measuring only the primary current without the need for additional circuitry in IMD or the use of medical imaging equipment.